将大型二维数组初始化为C++中的所有一个值

Question

我想在 C++ 中为所有-1 初始化一个大型二维数组（比如 1000x1000，尽管我想更大）。

如果我的数组是一维的，我知道我可以做到：

int my_array[1000];
memset(my_array, -1, sizeof(my_array));

但是，memset 不允许将一个数组的所有元素初始化为另一个数组。我知道我可以制作一个长度为 1000000 的一维数组，但为了便于阅读，我更喜欢二维数组。在将其初始化为所有0 之后，我也可以循环遍历二维数组以设置值，但是这段代码将在我的程序中运行多次，我不确定这会有多快。实现这一目标的最佳方法是什么？

已编辑以添加最小的可重现示例：

int my_array[1000][1000];
// I want my_array[i][j] to be -1 for each i, j

Answer 1

我有点惊讶。

我知道，它是 C++。而且，我永远不会使用普通的 C 样式数组。

因此，公认的答案可能是最好的。

但是，如果我们回到这个问题

int my_array[1000];
memset(my_array, -1, sizeof(my_array));

和

int my_array[1000][1000];
// I want my_array[i][j] to be -1 for each i, j

那么最简单最快的解决方法就是和原来的假设一样：

int my_array[1000][1000];
memset(my_array, -1, sizeof(my_array));

没有区别。编译器甚至会优化它并使用快速汇编循环指令。

Sizeof 足够聪明。它会成功的。并且内存是连续的：所以，它会起作用。快速地。很简单。

（一个好的编译器会对其他解决方案进行相同的优化）。

请考虑。

Answer 2

使用 GNU GCC，您可以：

int my_array[1000][1000] = { [0 .. 999] = { [0 .. 999] = -1, }, };

使用任何其他编译器，您需要：

int my_array[1000][1000] = { { -1, -1, -1, .. repeat -1 1000 times }, ... repeat { } 1000 times ... };

旁注：下面是做赋值，不是初始化：

int my_array[1000][1000];
for (auto&& i : my_array) 
    for (auto&& j : i)
        j = -1;

做你写的和做 for(int i=0; i

这取决于。如果你有一个糟糕的编译器，你编译时没有优化等等，那么是的。很可能，没有。无论如何，不​​要使用索引。我相信在这种情况下range based for loop 大致翻译成这样：

for (int (*i)[1000]  = my_array; i < my_array + 1000; ++i)
   for (int *j = *i; j < *i + 1000; ++j)
        *j = -1;

旁注：啊！在每个循环中计算 my_array + 1000 和 *i + 1000 很痛苦。这就像每个循环完成 3 次操作。这cpu时间浪费了！它可以很容易地优化为：

for (int (*i)[1000]  = my_array, (*max_i)[1000] = my_array + 10000; i < max_i; ++i)
   for (int *j = *i, *max_j = *i + 1000; j < max_j; ++j)
        *j = -1;

循环中使用的my_array[i][j] 转换为*(*(my_array + i) + j)（请参阅aarray subscript operator）。来自指针算术的结果等于*(*((uintptr_t)my_array + i * sizeof(int**)) + j * sizeof(int*))。计数操作，my_array[i][j] 在幕后进行乘法、加法、取消引用、乘法、加法、取消引用 - 类似六种操作。 （当使用不良或非优化编译器时），您的版本可能会慢很多。

也就是说，一个好的编译器应该将每个版本优化为相同的代码，如here所示。

其中任何一个都比仅仅通过键入一百万个 -1 显式初始化它要慢得多吗？

我相信分配每个数组元素（在这种具有易于优化类型int 的元素的特殊情况下）将与初始化一样快或慢。这实际上取决于您的特定编译器和您的架构。一个糟糕的编译器可以执行非常慢的迭代数组元素的版本，所以它会花很长时间。另一方面，静态初始化可以将值嵌入程序中，因此您的程序大小将增加sizeof(int) * 1000 * 1000，并且在程序启动期间为您的程序初始化静态区域时将执行简单的memcpy。因此，与带有分配的适当优化循环相比，您不会在速度和大量只读内存方面一无所获。

Answer 3

如果数组是静态的，它将被放置在顺序内存中（检查this question）。所以 char [1000][1000] 等于 char [1000000] （如果你的堆栈可以容纳那么多）。

如果数组是用多维 new（比如char(*x)[5] = new char[5][5]）创建的，那么它也是连续的。

如果不是（如果您使用动态分配创建它），那么您可以使用在 my question 中找到的解决方案在您对它进行 memset 后将它映射到单个数组。